淺談如何提高接觸網(wǎng)安全及穩(wěn)定性

周升偉 高健 王桂軒 邢西沙

【摘 要】本文簡(jiǎn)單介紹了電氣化鐵路中的接觸網(wǎng)的重要性，并從設(shè)備的構(gòu)造、特點(diǎn)等方面進(jìn)行了分析，查找存在的問(wèn)題并提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，達(dá)到提高接觸網(wǎng)安全及穩(wěn)定性的目的。

【關(guān)鍵詞】接觸懸掛;定位裝置;支柱基礎(chǔ)

隨著中國(guó)大規(guī)模的新建及改建的電氣化鐵路的增多，而作為電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的主要設(shè)備的接觸網(wǎng)，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機(jī)車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運(yùn)行速度與安全?，F(xiàn)實(shí)中接觸網(wǎng)的特殊性主要表現(xiàn)為：露天設(shè)置，無(wú)備用性，負(fù)荷的不確定性和移動(dòng)設(shè)備的不固定性。由于這些特殊性，接觸網(wǎng)故障復(fù)雜而且頻發(fā)。為了解決接觸網(wǎng)的一些常見(jiàn)故障和提高接觸網(wǎng)的性能，本文從接觸懸掛、定位裝置和支柱基礎(chǔ)三個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

1 接觸懸掛

接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過(guò)支持裝置架設(shè)在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機(jī)車。接觸懸掛的彈性是其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要標(biāo)志。接觸懸掛的彈性是指懸掛中某一點(diǎn)在受電弓的壓力下，每單位垂直力使接觸線升高的程度。

接觸懸掛彈性的衡量標(biāo)準(zhǔn)：一是彈性的大小，取決于接觸線的張力;二是彈性的均勻程度，它取決于接觸懸掛的結(jié)構(gòu)。為了使接觸懸掛具有良好的彈性，以使受電弓高質(zhì)量地取流，從而提高電力機(jī)車的運(yùn)行速度，就必須對(duì)與懸掛彈性有關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改革。

改善接觸懸掛彈性及取流：（1）盡量使受電弓對(duì)接觸線的壓力不隨受電弓的起伏波動(dòng)而變化，這就需要從受電弓結(jié)構(gòu)方面研究改進(jìn);（2）使受電弓沿接觸線滑行時(shí)接觸點(diǎn)的軌跡，盡可能地近于水平直線。這就要盡量地減小接觸線的馳度，改善接觸懸掛的彈性、性能。改善接觸懸掛的彈性性能，重點(diǎn)應(yīng)在于提高定位點(diǎn)、分段分相、絕緣器、線岔等處的彈性，同時(shí)盡量使全線接觸懸掛的彈性均勻一致，有條件的話可以采用雙鏈形接觸懸掛和其他辦法。

改善接觸網(wǎng)彈性的措施很多，但由于有些辦法改造難度大，投資高，不適合我國(guó)的國(guó)情，基于我國(guó)的接觸懸掛的現(xiàn)狀，對(duì)于提高接觸懸掛的彈性，本文僅介紹采用帶彈性吊弦的接觸懸掛。

我國(guó)電氣化鐵道大多采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛，這種懸掛型式在定位點(diǎn)處易產(chǎn)生硬點(diǎn)，受電弓在跨距中間和定位點(diǎn)處的導(dǎo)線抬高量相差較大，整個(gè)跨距內(nèi)的接觸網(wǎng)彈性不均勻，高速行車時(shí)受電弓離線、拉弧現(xiàn)象比較明顯。根據(jù)資料顯示簡(jiǎn)單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態(tài)情況下為25%，動(dòng)態(tài)情況下為28%，而這些遠(yuǎn)大于10% 的非均勻度是不適合高速行車要求的（國(guó)外高速鐵路接觸網(wǎng)的彈性非均勻度標(biāo)準(zhǔn)為不大于10%）。根據(jù)國(guó)外比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，電氣化水平較高的國(guó)家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達(dá)到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網(wǎng)所追求的目標(biāo)。所以必須從改善彈性的非均勻度人手，將現(xiàn)有的簡(jiǎn)單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個(gè)跨距內(nèi)彈性趨于均勻。

2 定位裝置

定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。

因腕臂定位環(huán)斷裂后定位管（器）脫落低于接觸線以及定位環(huán)斷裂后接觸線失去定位使拉出值發(fā)生變化造成的弓網(wǎng)事故屢見(jiàn)不鮮。這類事故一般發(fā)生在定位偏移量大、偏轉(zhuǎn)活動(dòng)頻繁的錨段關(guān)節(jié)處以及曲線內(nèi)側(cè)反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位的腕臂定位環(huán)處。接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，這類事故的發(fā)生就越頻繁。

腕臂定位環(huán)斷裂的現(xiàn)象96%均發(fā)生在錨段關(guān)節(jié)處的非支反定位、曲線內(nèi)側(cè)支柱反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位處。造成以上部位定位鉤環(huán)經(jīng)常斷裂及環(huán)鉤脫離的原因除部分屬材質(zhì)問(wèn)題外，95%以上的是定位處的定位鉤與定位環(huán)之間一直處于非正常的受壓狀態(tài)造成的。當(dāng)定位管受力偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于壓力作用使定位環(huán)根部將對(duì)定位鉤頂部產(chǎn)生一個(gè)摩擦阻力，此時(shí)定位環(huán)頂部的點(diǎn)將同時(shí)受到定位環(huán)根部側(cè)緣給它的推力的作用，其大小與相等且與定位環(huán)所受壓力成正比。推力將使定位環(huán)頂部產(chǎn)生一個(gè)以定位環(huán)根部為軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。該扭矩將使定位環(huán)以定位環(huán)根部?jī)?nèi)緣的點(diǎn)為支點(diǎn)發(fā)生一定程度彎曲，其彎曲程度與定位環(huán)所受壓力大小及定位管偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)。同時(shí)，當(dāng)定位管偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，定位環(huán)很容易從定位鉤的開(kāi)口處擠出而使定位鉤失去固定。為防止以上事故的發(fā)生，本文采取的措施是：用靈活偏轉(zhuǎn)且各零部件之間的連接沒(méi)有開(kāi)口的新零件取代反定位處的腕臂定位環(huán)，以減少故障，增加它的穩(wěn)定性。

3 支柱基礎(chǔ)

支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。

隨著電氣化鐵道的運(yùn)營(yíng)，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)長(zhǎng)期遭受環(huán)境和列車載荷的反復(fù)作用，并由于線路路基修建以及電氣化改造時(shí)受經(jīng)濟(jì)條件、施工質(zhì)量的限制和影響，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)存在著一些影響安全供電的潛在隱患。如支柱基礎(chǔ)下沉、支柱基礎(chǔ)邊坡滑塌等。接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)病害的存在，直接影響了接觸網(wǎng)檢修質(zhì)量的穩(wěn)定性，加重了接觸網(wǎng)養(yǎng)護(hù)維修工作質(zhì)量，也縮短了支柱所掛接觸網(wǎng)維護(hù)周期。作為一項(xiàng)影響安全供電的潛在重要隱患予以充分重視并加以研究。為此本文提出以下三個(gè)建議：

（1）改造支柱基礎(chǔ)底部。在既有營(yíng)運(yùn)線上施工改造，這項(xiàng)措施工程量大，在支柱基礎(chǔ)下沉量大的情況下才可采用，否則盡量不動(dòng)支柱基坑基礎(chǔ)。采用這種整治辦法，主要用于以下幾種情況：1）分層夯實(shí)基坑底部土質(zhì)，提高基坑下基床密實(shí)度;2）采用漿砌一定厚度片石，甚至澆筑一定強(qiáng)度的鋼筋混凝土法，加固支柱基礎(chǔ)基底。

（2）整治電化改造所遺留支柱基礎(chǔ)工程質(zhì)量問(wèn)題以及因支柱上部接觸網(wǎng)縱向受力不均引起的支柱基礎(chǔ)偏斜，按不同情況，可采用檢調(diào)接觸網(wǎng)支柱附加懸掛、支持定位裝置等方式改善支柱縱向受力、橫向受力情況，再進(jìn)行支柱基礎(chǔ)的扶正、加固措施。

（3）對(duì)于早期出現(xiàn)的支柱基礎(chǔ)沉陷，在不影響接觸網(wǎng)安全供電的情況下，可采用做好加固措施后，用混凝土澆筑成砼橫臥板的方法進(jìn)行綜合整治，現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫臥板面積大小、厚度、數(shù)量可根據(jù)支柱周圍土體條件以及基礎(chǔ)外載荷情況決定，達(dá)到增強(qiáng)支柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性，以防支柱基礎(chǔ)的繼續(xù)沉陷。

4 總結(jié)

接觸網(wǎng)是一種特殊的供電線路，根據(jù)其特有的特點(diǎn)，以及對(duì)高速、穩(wěn)定的要求，本文通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)各部分的認(rèn)識(shí)以及對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的建議，希望可以提高接觸網(wǎng)的運(yùn)行安全性和可靠性，以適應(yīng)大規(guī)模、高速鐵路的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學(xué)出版社，2003.

[2]吉鵬霄.電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：薛俊歌]